发酵乳酪乳清中风味物质的分析研究

张红涛，孙娜，刘红梅

（新疆医科大学 高职学院，乌鲁木齐 830054）

发酵乳酪乳清中风味物质的分析研究

张红涛，孙娜，刘红梅

（新疆医科大学 高职学院，乌鲁木齐 830054）

采用顶空固相微萃技术（HS-SPME）对发酵乳酪乳清中挥发性风味物质进行提取,并利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对挥发性风味物质进行分离鉴定。共鉴定出30种化合物,其中酸类物质质量分数最高,占总量的19.85%;其次为酮类,占总量的12.55%。在发酵乳酪乳清中这些挥发性物质中酸类和酮类物质可能为其重要的风味特征物质。

乳酪乳清；风味物质；固相微萃取；气相色谱质谱联用仪

0 引 言

新疆传统发酵乳酪乳清是牧民以新鲜牛乳为原料，利用传统发酵菌发酵，把酪蛋白凝固分离后剩下的副产品。发酵乳酪乳清作为一种民族药，在哈萨克族居住地已有数千年的应用历史，主要用于调节血脂、血糖等。发酵乳酪乳清中含有乳清蛋白、磷脂、乳糖、矿物质及维生素。目前对乳酪乳清的研究主要集中于传统发酵菌的分离鉴定和生物活性肽的提取分离。作为一种民族药，其风味对患者长期食用品质有重要影响，但关于赋予其气味的挥发性成分构成以及其气味特征尚不清楚，因此有待于进行深入研究。

本研究以发酵乳酪乳清为研究对象,采用SPME提取其挥发性成分,通过GC-MS对挥发性成分鉴定,初步探明发酵乳酪乳清中挥发性风味成分组成,并初步分析和评价挥发性物质对乳酪乳清总体风味可能的贡献,为确定乳酪乳清主体香味成分、评价和改善其风味品质奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

新鲜新疆传统发酵乳酪乳清，购于新疆阿勒泰牧区，4℃保存待测。

1.2 仪器设备

固相微萃取装置；SPME手动进样手柄 （涂层为DVB/CAR/PDMS 35/50 μm萃取头）；40 mL顶空钳口样品瓶；气质联用仪：Agilent GC6890-MS 5973N。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

取20 mL乳酪乳清样品，放入40 mL试样瓶，顶端插入SPME光纤，于50℃ 水浴30 min，进行GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS色谱分析

（1）色谱条件

毛细管色谱柱为DB-5ms柱 （30m×0.25mm×0.25um）；进样口温度为250℃，载气为He，流速为1.0 mL/min，不分流；程序升温：30℃，3 min；以5℃/min升至140℃；以15℃/min升至240℃，保持8 min。

（2）质谱条件

离子源温度200℃；传输线温度250℃；检测气电压350 V；离子化模式为EI+；发射电流200 μA；电子能70 eV；数据采集为全扫描。

1.3.3 数据分析

定性：实验数据处理由Xcalibur软件系统完成，未知化合物经计算机检索同时与NIST谱库（107k compounds）和Wiley谱库（320 k compounds，version 6.0）相匹配，记录正反匹配度均大于800（最大值为1 000）的鉴定结果。

定量：各挥发性化合物的相对质量分数通过峰面积归一化法计算。

2 结果与讨论

2.1 乳酪乳清中挥发性物质组成

利用NIST谱库（107k compounds）和Wiley谱库（320k compounds，version 6.0）对总离子流图的结果进行匹配检索定性，匹配度和纯度均大于800（最大值为1000）作为鉴定结果[1，2]，最终得出在本实验选择的样品及其测定条件下，鉴定出30种会发现风味物质，结果如表1所示。表1中，醛类3种 （2.21%）、醇类5种（9.04%）、酮类6种（12.55%）、酸类7种（19.85%）、酯类6种（12.47%）和3种其他类物质。

表1 乳酪乳清中挥发性物质及相对质量分数

2.2 乳酪乳清中挥发性成分的风味特征

随着分析检测手段的更新，已鉴定出大量的影响风味的组成成分，按其结构可分为酸类、羰基化合物、酯类、醇类、芳香族化合物、杂环化合物、硫化物等7类成分[3-5]。其中有少数被证明对整体风味有确定性的影响。

醇类通常具有芳香、植物香、酸败味。根据菌种不同质量分数差异很大，这与菌的胞内酶类有关[6]。其由相应的醛通过脱氢酶催化的还原反应形成。此外，乳糖的代谢、甲基酮的还原、氨基酸的代谢都可生成相应的醇。但是随着发酵时间延长,醇类易于和酸类结合成酯。

醛类是重要的风味物质之一,其风味阈值一般很低,是各种氧化风味的来源,醛类有很强的与其他物质叠加的风味效应[7]。

酮类多由不饱和脂肪酸的氧化、热降解,氨基酸降解或微生物代谢产生。双乙酰（丁二酮、戊二酮）、甲基酮是发酵乳品的主要风味物质,双乙酰类给人一种强烈的奶油和宜人的香味，甲基酮则具有独特的清香和果香[8]。乳酪乳清中的酮类主要是在发酵剂微生物产生的酶作用于氨基酸所形成，并且酶活性随pH值的升高而增强。本研究测得酮类物质质量分数仅次于酸类，与此结论相一致。

酸类作为乳清的主要风味物质,不仅表现在气味上,而且在滋味上也很明显。乳酸是发酵乳的主体酸,是最主要的滋味物质。但从风味上来讲,乙酸、丙酮酸、戊酸、辛酸、癸酸都得到了检测。乳酸是发酵菌代谢乳糖的产物，发酵后期，乳中的脂肪随着代谢成为脂肪酸。

酯类化合物是一种很重要的风味物质,主要是通过脂肪酸水解和微生物代谢产生,尤其是中短链脂肪酸水解产生的甲基酮和内酯直接对发酵乳风味产生影响[9]。酯类能够产生很强的水果味，令人愉悦。但是也有文献报道，如果酯的质量分数过高或者与其他风味物质的浓度比例不协调，很容易产生不良的风味。

3 结 论

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对乳酪乳清中的挥发性风味物质进行了分析，结果表明此方法快速方便，可以对乳清中的风味和质量进行有效的分析。在鉴定出的30种化合物中乙醇（6.04%）、乙酸（8.53%）2,3丁二酮（4.42%）、2,3戊二酮（4.23%）乙酸乙酯（6.92%）为质量分数最高类的挥发性成分,它们的质量分数占总量的30.14%。

基于原料乳成分、加工条件及混合发酵菌微生物代谢等因素的差异，不同发酵乳制品风味物质千差万别，种类繁多。从本次研究提示新疆传统发酵乳酪乳清发酵菌种和风味物质之间的相互关系，有待于我们进一步研究。

[1]刘虎威.气相色谱方法及应用[M].北京：化学工业出版社，2000.

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Analysis and study on volatile flavor conpounds in fermented cheese whey

ZHANG Hong-tao,SUN Na,LIU Hong-mei
（Department of Higher Prefessional Technology Xinjiang Medical University，Urumqi 830054,China）

Volatile flavor compounds were extracted by headspace solid phase micro-extraction（HS-SPME）,gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）was established to determine the volatile flavor compounds in fermented cheese whey.30 compounds were determined,including 3 aldehydes,5 alcohols,6 ketones,7 acids and 3 other compounds。acids were dominant part of volatile compounds,and taken 19.85%of total volatile compounds.The following was ketones,they taken 12.55%of total volat ile compounds.Among these compounds,acids probably made important contributions to the specific flavor of fermented cheese whey

Fermented cheese whey;flavor compounds;solid phase micro-ext raction;gas chromatography-mass spectrometry

TS252.54

A

1001-2230（2011）08-0016-02

2011-05-27

张红涛（1964-），男，实验师，从事化学教学与研究。

刘红梅

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